浮式兩級(jí)緩沖防撞系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了浮式兩級(jí)緩沖防撞系統(tǒng)，屬于橋梁防船撞系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，其包括浮體、連接件和阻尼器，浮體圍繞橋墩設(shè)置，在浮體上間隔設(shè)置阻尼器，阻尼器通過連接件與橋墩相連。本發(fā)明的浮式兩級(jí)緩沖防撞系統(tǒng)，通過圍繞橋墩設(shè)置浮體，阻尼器分散布置于浮體，船撞浮體后，不僅利用阻尼器緩沖耗能，還可利用浮體結(jié)構(gòu)變形緩沖耗能，通過兩級(jí)緩沖耗能延長(zhǎng)浮體與船舶的作用時(shí)間和距離，有利于改變船舶運(yùn)動(dòng)方向，大幅減少橋墩所受作用力，不僅能保護(hù)橋墩，同時(shí)也有利于保護(hù)船舶；浮體圍繞橋墩設(shè)置并留有間距，還便于防撞系統(tǒng)安裝與維護(hù)。
【專利說明】
浮式兩級(jí)緩沖防撞系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于橋梁防船撞系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及浮式兩級(jí)緩沖防撞系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中的橋墩防船撞設(shè)施，主要有以下兩類:第一類是安裝在橋墩上的附著式防撞設(shè)施，工程應(yīng)用相對(duì)多些，主要利用防撞設(shè)施的結(jié)構(gòu)變形來消耗船舶動(dòng)能，延長(zhǎng)撞擊作用時(shí)間，降低船舶撞擊力;第二類是設(shè)置在橋墩前的分離式防船撞設(shè)施，工程應(yīng)用相對(duì)少些，如獨(dú)立的防撞墩、人工島和系泊浮體。
[0003]然而，第一類由于附著式防撞設(shè)施的厚度有限，材料的變形量更為有限，橋墩仍會(huì)受到較大作用力，與船舶直接撞擊橋墩相比，設(shè)置防撞設(shè)施后，橋墩所受的最大撞擊力通常能減少30 %左右，如果加大防撞設(shè)施的厚度，撞擊力還會(huì)進(jìn)一步下降，但下降的幅度通常難以超過50%;附著式防撞設(shè)施的建筑安裝費(fèi)高，被船撞損后修復(fù)困難，不利于保護(hù)事故船舶，還會(huì)增大橋墩所受的波流作用力。此外，對(duì)于已建成的橋墩，加裝附著式防撞設(shè)施時(shí)需在橋墩上固定，還可能影響橋墩的耐久性。
[0004]而第二類對(duì)于獨(dú)立防撞墩、人工島等固定式防船撞設(shè)施，不僅其建筑安裝費(fèi)高，而且不利于保護(hù)事故船舶；對(duì)于系泊浮體，可利用重力錨走錨耗能，雖然有利于保護(hù)事故船舶，但因重力錨可能陷入淤泥中無法走錨，難以持續(xù)發(fā)揮作用。此外，為了能保護(hù)橋墩，防撞設(shè)施到橋墩的距離受到限制，通常僅有數(shù)十米，走錨消能式的系泊浮體難以滿足阻擋大型船舶的要求。
[0005]—種系泊防船撞系統(tǒng)(專利申請(qǐng)?zhí)枮?014105761973)由浮體、主錨、主錨索、阻尼單元、等構(gòu)成，其浮體設(shè)置于橋墩前，利用耗能索的拉伸與破斷提供阻力和消耗船舶動(dòng)能，最終阻止船舶向橋位運(yùn)動(dòng)，能有效阻擋船舶從大致垂直于橋軸線方向撞擊橋墩正面，適用于非通航孔橋墩，但難以防止船舶斜向撞擊橋墩側(cè)面，不宜用于通航孔橋墩。此外，在阻擋船舶運(yùn)動(dòng)過程中，作用于船舶的阻力均由錨碇設(shè)施提供，對(duì)錨碇設(shè)施的承載能力要求高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于提供浮式兩級(jí)緩沖防撞系統(tǒng)，不僅能大幅度降低船撞力，更好地保護(hù)橋墩與事故船舶，而且還有效利用橋墩的承載力、降低防船撞設(shè)施的建筑安裝費(fèi)，便于運(yùn)營(yíng)期維護(hù)。
[0007]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的浮式兩級(jí)緩沖防撞系統(tǒng)，采用如下技術(shù)方案:
[0008]浮式兩級(jí)緩沖防撞系統(tǒng)，其包括浮體、連接件和阻尼器，所述的浮體圍繞橋墩設(shè)置，在浮體上間隔設(shè)置阻尼器，所述的阻尼器通過連接件與橋墩相連。
[0009]在所述的浮體上至少設(shè)置一處錨索鏈，該錨索鏈的上端與阻尼器相連，錨索鏈的下端與錨相連。
[0010]在所述的橋墩上設(shè)置牽拉物，連接件通過牽拉物與橋墩相連。
[0011]在所述的橋墩上設(shè)置配合牽拉物上下滑動(dòng)的滑道，在所述的牽拉物上設(shè)置斜向上的拉索，該拉索的另一端系到在浮體上增設(shè)的立柱上端。
[0012]所述的連接件選自桿件、錨鏈和繩索;所述的阻尼器在連接件拉力作用下利用耗能材料的變形提供阻力并耗能，阻尼器耗能材料選自耗能索、金屬條和金屬連接材料;所述的浮體和橋墩之間留有間隙或者填充緩沖材料。
[0013]所述的阻尼器耗能材料為耗能索，連接件通過耗能索與浮體上的耗能索安裝座相連。
[0014]所述的連接件為繩索，所述的阻尼器耗能材料為耗能索時(shí)，繩索即為耗能索。
[0015]所述的阻尼器耗能材料為金屬條，在浮體上安裝拉擠孔座，在拉擠孔座上開有孔洞，孔洞尺寸小于金屬條的橫截面尺寸，金屬條穿過拉擠孔座的孔洞后與連接件連接。
[0016]所述的阻尼器耗能材料為金屬連接材料，連接件與骨架構(gòu)件相連，骨架構(gòu)件通過金屬連接材料安裝于浮體上。
[0017]所述的阻尼器耗能材料為金屬連接材料，所述的連接件與環(huán)狀構(gòu)件相連，環(huán)狀構(gòu)件套在骨架構(gòu)件上，骨架構(gòu)件通過金屬連接材料安裝于浮體上，或者骨架構(gòu)件間通過金屬連接材料連接后安裝于浮體上。
[0018]工作原理:浮體圍繞橋墩設(shè)置，阻尼器分散安裝于浮體，若干根連接件在橋墩周圍布置，連接件的一端直接或間接連接到橋墩，另一端連接阻尼器。當(dāng)船舶撞擊浮體時(shí)，在推動(dòng)浮體運(yùn)動(dòng)的過程中，被撞側(cè)其余部位的連接件受拉，從而拉動(dòng)與這些連接件相連接的阻尼器，提供阻力并耗能，稱該過程為一級(jí)緩沖過程;被船舶推動(dòng)的浮體與橋墩作用過程中，浮體結(jié)構(gòu)的材料變形將起緩沖耗能作用，稱該過程為二級(jí)緩沖過程。在浮體與橋墩間留一定間距，船撞浮體后先發(fā)揮阻尼器的緩沖耗能作用，在船舶推動(dòng)浮體接觸橋墩后才開始發(fā)揮浮體結(jié)構(gòu)的緩沖耗能作用。如果浮體與橋墩間無間距，船撞后阻尼器與浮體結(jié)構(gòu)的緩沖耗能作用將同時(shí)發(fā)揮。由于阻尼器的阻力大小可以設(shè)計(jì)，阻尼器的位置與數(shù)量根據(jù)需要布置，因此在一級(jí)緩沖過程中作用于橋墩的合力大小是可以控制的，既能充分發(fā)揮橋墩的承載能力，又能將作用于橋墩的合力大小控制在允許范圍內(nèi)。如果在整個(gè)阻擋船舶的過程中，作用于橋墩的合力大小可能超過橋墩的允許承載力，可以增設(shè)錨碇設(shè)施，并由錨碇設(shè)施承受部分作用力，從而確保橋墩安全，增大浮體與橋墩的間距，能有效發(fā)揮阻尼器的緩沖作用，減少船舶與浮體間的作用力，有利于保護(hù)橋墩和事故船舶。
[0019]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的浮式兩級(jí)緩沖防撞系統(tǒng)，通過圍繞橋墩設(shè)置浮體，阻尼器分散布置于浮體，船撞浮體后，不僅利用阻尼器緩沖耗能，還可利用浮體結(jié)構(gòu)變形緩沖耗能，通過兩級(jí)緩沖耗能延長(zhǎng)船舶與浮體的作用時(shí)間和距離，有利于改變船舶運(yùn)動(dòng)方向，大幅減少橋墩所受作用力，不僅能保護(hù)橋墩，同時(shí)也有利于保護(hù)船舶；同時(shí)，浮式兩級(jí)緩沖防船撞系統(tǒng)，與橋墩附著式防撞設(shè)施設(shè)施相比，由于發(fā)揮了阻尼器的作用，能大幅減少橋墩所受最大作用力；與普通分離浮式防撞設(shè)施相比，能利用橋墩的承載力，能利用浮體的結(jié)構(gòu)變形，降低對(duì)錨碇設(shè)施的要求，不僅能阻擋船舶撞擊橋墩正面，還能阻擋船舶撞擊橋墩側(cè)面，而且浮體圍繞橋墩設(shè)置并留有間距，還便于防撞系統(tǒng)安裝與維護(hù)。
【附圖說明】
[0020]圖1是浮式兩級(jí)緩沖防撞系統(tǒng)平面示意圖；[0021 ]圖2是增錨碇后浮式兩級(jí)緩沖防撞系統(tǒng)的平面示意圖；
[0022]圖3是耗能材料采用耗能索的阻尼器示意圖；
[0023]圖4是耗能材料采用金屬條的阻尼器示意圖；
[0024]圖5是耗能材料采用金屬連接材料的阻尼器示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡明本發(fā)明。
[0026]浮式兩級(jí)緩沖防撞系統(tǒng)，包括浮體2、連接件3、阻尼器4、錨5、錨索鏈6、耗能索安裝座8、拉擠孔座10骨架構(gòu)件11和、環(huán)狀構(gòu)件13。連接件3選自桿件、錨鏈和繩索；阻尼器4耗能材料選自耗能索7、金屬條9和金屬連接材料12。
[0027]如圖1所示，浮體2圍繞橋墩I設(shè)置，阻尼器4分散安裝于浮體2，若干根連接件3在橋墩I周圍布置，連接件3的一端直接或間接連接到橋墩I，另一端連接阻尼器4。當(dāng)船舶撞擊浮體2時(shí)，在推動(dòng)浮體2運(yùn)動(dòng)的過程中，被撞側(cè)其余部位的連接件3受拉，從而拉動(dòng)與這些連接件3相連接的阻尼器4，提供阻力并耗能，稱該過程為一級(jí)緩沖過程。在船舶推動(dòng)浮體2與橋墩I作用過程中，浮體2結(jié)構(gòu)的材料變形將起緩沖耗能作用，稱該過程為二級(jí)緩沖過程。
[0028]浮體2除能阻擋船舶外，還能改變船舶運(yùn)動(dòng)方向；將浮體2垂直于橋軸線的兩端制作成尖型，當(dāng)船艏撞擊時(shí)除阻擋船舶外還能提供作用于船艏的橫向分力，有助于改變船舶運(yùn)動(dòng)方向，可大幅度減小船舶與浮體2間的作用力，有利于保護(hù)橋墩I和船舶。
[0029]為了便于浮體2安裝，浮體2采用單元拼組式。為了減小可能受到的波浪作用力和水流作用力，不要求浮體2的水線面形成回路，水線面可以是間斷的。
[0030]在浮體2與橋墩I間留間距，船撞浮體2后先發(fā)揮阻尼器4的緩沖耗能作用，在船舶推動(dòng)浮體2接觸橋墩I后才開始發(fā)揮浮體2結(jié)構(gòu)的緩沖耗能作用。通常情況下，應(yīng)盡量增大浮體2與橋墩I間距，從而增大耗能距離，降低船舶與浮體2間的作用力，降低橋墩I所受的作用力，更好地保護(hù)橋墩I和船舶。此外，浮體2與橋墩I間的間距大，有助于延長(zhǎng)浮體2與船舶的相互作用時(shí)間，能增大船舶所受的沖量，有利于改變船舶運(yùn)動(dòng)方向，便于船舶避開橋墩I。如果浮體2與橋墩I間無間距，船撞后阻尼器4與浮體2結(jié)構(gòu)的緩沖耗能作用將同時(shí)發(fā)揮。
[0031]浮體2靠近橋墩I內(nèi)側(cè)與橋墩I可能作用的部位采用彈性模量相對(duì)低的材料，如緩沖材料，其余部位采用彈性模量相對(duì)高的材料，如鋼材;從而既能使浮體2具有一定的剛度，便于傳遞作用力，又能避免橋墩I與浮體2作用時(shí)出現(xiàn)過大的局部作用力。
[0032]如圖2所示，為了進(jìn)一步降低橋墩I所受的作用力，在垂直于橋軸線的兩側(cè)投錨5，錨索鏈6的下端系有錨，上端與浮體2上的阻尼器4連接。在船舶推動(dòng)浮體2運(yùn)動(dòng)時(shí)，錨索鏈6的張力將拉動(dòng)阻尼器4，也能提供阻力和耗能。
[0033]連接件3可以采用桿件，或者錨鏈，或者繩索;為了便于在橋墩I周圍布置連接件3，對(duì)于已建橋梁，可以圍繞橋墩I設(shè)置牽拉物，連接件3的一端連接牽拉物并通過牽拉物作用到橋墩I;為了適應(yīng)水位變化，可在橋墩I上設(shè)置滑道，一方面保護(hù)橋墩I，另一方面便于牽拉物沿橋墩I上下滑動(dòng);如果牽拉物重、僅依靠連接件3帶動(dòng)牽拉物上下滑動(dòng)困難時(shí)，可以設(shè)置若干根斜向上的拉索，拉索的下端系于牽拉物，上端系到在浮體2上增設(shè)的立柱上端。對(duì)于新建橋梁，除上述連接件安裝方式外，還可以在橋墩I周圍設(shè)置預(yù)埋件用于安裝連接件3。
[0034]阻尼器4的耗能材料為耗能索7時(shí)，耗能索7可采用伸長(zhǎng)率大的合成材料，連接件3通過耗能索7作用到浮體2上的耗能索安裝座8。
[0035]如圖3所示，連接件3采用錨鏈，阻尼器4的耗能材料為耗能索7，耗能索7的一端系于用作連接件3的錨鏈，另一端系于浮體2上的耗能索安裝座8，一根連接件3上系有若干根耗能索7，船撞浮體2后被撞側(cè)其余部位的連接件3受拉，耗能索7依次被拉伸破斷，提供阻力和耗能。為了便于安裝和更換，可將耗能索7穿過連接件3的環(huán)后兩端均系于耗能索安裝座8。作為連接件3的繩索可以兼為耗能索7。
[0036]如圖4所示，阻尼器4的耗能材料為金屬條9，拉擠孔座10安裝于浮體2，拉擠孔座10開有孔洞，孔洞尺寸略小于金屬條9的橫截面尺寸，為了金屬條9能穿過拉擠孔座10的孔洞，先縮小金屬條9的一端，在金屬條9穿過拉擠孔座10的孔洞后與連接件3連接，船撞浮體2后被撞側(cè)其余部位的連接件3受拉，將拉動(dòng)金屬條9，金屬條9通過孔洞時(shí)受到擠壓，從而提供阻尼力和耗能。單根連接件3可以連接若干根金屬條9。
[0037]如圖5(a)所示，阻尼器的耗能材料采用金屬連接材料12時(shí)，連接件3與骨架構(gòu)件11相連，骨架構(gòu)件11通過金屬連接材料12安裝于浮體2。拉動(dòng)連接件3時(shí)，連接件3的拉力先作用到骨架構(gòu)件11，再通過骨架構(gòu)件11作用到金屬連接材料12，通過骨架構(gòu)件11的彎曲和金屬連接材料12的變形與破壞耗能。單根連接件3上可以連接若干個(gè)骨架構(gòu)件11。
[0038]如圖5(b)所示，阻尼器的耗能材料為金屬連接材料12，連接件3與環(huán)狀構(gòu)件13相連，環(huán)狀構(gòu)件13套在骨架構(gòu)件11上，骨架構(gòu)件11通過金屬連接材料12安裝于浮體2上。拉動(dòng)連接件3時(shí)，連接件3的拉力先作用到環(huán)狀構(gòu)件13，再由環(huán)狀構(gòu)件13作用到金屬連接材料12，通過金屬連接材料12的變形與破壞耗能。單根連接件3可以連接若干個(gè)環(huán)狀構(gòu)件13，作用到若干處金屬連接材料12。
[0039]如圖5(c)所示，阻尼器的耗能材料為金屬連接材料12，連接件3與環(huán)狀構(gòu)件13相連，環(huán)狀構(gòu)件13套在骨架構(gòu)件11上，骨架構(gòu)件11間通過金屬連接材料12連接后安裝于浮體2上。拉動(dòng)連接件3時(shí)，連接件3的拉力先作用到環(huán)狀構(gòu)件13，再由環(huán)狀構(gòu)件13作用到金屬連接材料12，通過金屬連接材料12的變形與破壞耗能。單根連接件3可以連接若干個(gè)環(huán)狀構(gòu)件13，作用到若干處金屬連接材料12上。
[0040]金屬連接材料12連接骨架構(gòu)件11與浮體2，或連接骨架構(gòu)件11與骨架構(gòu)件11;金屬連接材料12可以為焊縫，或者螺栓，或者鉚釘，或者焊縫與板條，或者焊縫與型材。
[0041]不同種類的阻尼器4可以同時(shí)使用，也可僅使用其中一種。阻尼器4的特點(diǎn)是在連接件3拉力作用下利用耗能材料的變形提供阻力并耗能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.浮式兩級(jí)緩沖防撞系統(tǒng)，其特征在于:其包括浮體(2)、連接件(3)和阻尼器(4)，所述的浮體(2)圍繞橋墩(I)設(shè)置，在浮體(2)上間隔設(shè)置阻尼器(4)，所述的阻尼器(4)通過連接件(3)與橋墩(I)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮式兩級(jí)緩沖防撞系統(tǒng)，其特征在于:在所述的浮體(2)上至少設(shè)置一處錨索鏈(6)，該錨索鏈(6)的上端與阻尼器(4)相連，錨索鏈(6)的下端與錨(5)相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮式兩級(jí)緩沖防撞系統(tǒng)，其特征在于:在所述的橋墩(I)上設(shè)置牽拉物，連接件(3)通過牽拉物與橋墩(I)相連。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的浮式兩級(jí)緩沖防撞系統(tǒng)，其特征在于:在所述的橋墩(I)上設(shè)置配合牽拉物上下滑動(dòng)的滑道，在所述的牽拉物上設(shè)置斜向上的拉索，該拉索的另一端系到在浮體(2)上增設(shè)的立柱上端。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的浮式兩級(jí)緩沖防撞系統(tǒng)，其特征在于:所述的連接件(3)選自桿件、錨鏈和繩索;所述的阻尼器(4)耗能材料選自耗能索(7)、金屬條(9)和金屬連接材料(12);所述的浮體(2)和橋墩(I)之間留有間隙或者填充緩沖材料。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的浮式兩級(jí)緩沖防撞系統(tǒng)，其特征在于:所述的阻尼器(4)耗能材料為耗能索(7)，連接件(3)通過耗能索(7)與浮體(2)上的耗能索安裝座(8)相連。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的浮式兩級(jí)緩沖防撞系統(tǒng)，其特征在于:所述的連接件(3)為繩索，所述的阻尼器(4)耗能材料為耗能索(7)時(shí)，繩索即為耗能索(7)。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的浮式兩級(jí)緩沖防撞系統(tǒng)，其特征在于:所述的阻尼器(4)耗能材料為金屬條(9)，在浮體(2)上安裝拉擠孔座(10)，在拉擠孔座(1)上開有孔洞，孔洞尺寸小于金屬條(9)的橫截面尺寸，金屬條(9)穿過拉擠孔座(10)的孔洞后與連接件(3)連接。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的浮式兩級(jí)緩沖防撞系統(tǒng)，其特征在于:所述的阻尼器(4)耗能材料為金屬連接材料(12)，連接件(3)與骨架構(gòu)件(11)相連，骨架構(gòu)件(11)通過金屬連接材料(12)安裝于浮體(2)上。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的浮式兩級(jí)緩沖防撞系統(tǒng)，其特征在于:所述的阻尼器(4)耗能材料為金屬連接材料(12)，所述的連接件(3)與環(huán)狀構(gòu)件(13)相連，環(huán)狀構(gòu)件(13)套在骨架構(gòu)件(11)上，骨架構(gòu)件(11)通過金屬連接材料(12)安裝于浮體(2)，或者骨架構(gòu)件(11)間通過金屬連接材料(12)連接后再安裝于浮體(2)上。
【文檔編號(hào)】E01F15/14GK105887735SQ201610408012
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月12日
【發(fā)明人】郭鑫雷, 陳云鶴, 陳徐均, 吳韡佳, 吳廣懷, 張怡, 趙明珠
【申請(qǐng)人】南京廣博工程技術(shù)有限公司